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本篇研究来自湘潭大学郝国林和广西师范大学刘军课题组。本综述梳理了近年来晶圆级过渡金属硫化物（TMD）及其异质结的最新研究进展。全面评估了化学气相沉积、金属有机化学气相沉积、分子束外延等主流晶圆级制备技术的可扩展性和适用性。系统总结了晶圆级TMD及其异质结的典型合成策略。此外，综述还对晶圆级TMD及其异质结的发展现状进行了评论和展望，指出在实现从实验室到工厂大规模生产的过程中，仍然面临的若干关键性挑战。 文章介绍 Wafer-scale synthesisof transition metal dichalcogenides and van der Waals heterojunctions Shiwei Zhang（张世伟）, Yulong Hao（郝玉龙）, Shijie Hao, Xuemei Lu, Jie Zhou, Chen Fan, Jun Liu（刘军）, and Guolin Hao（郝国林） 通讯作者： 郝国林，湘潭大学物理与光电工程学院 刘军，广西师范大学物理科学与技术学院   研究背景： 二维（2D）半导体材料作为一类很有前途的新兴材料，凭借其独特而优异的物理和化学特性，有望克服硅基器件小型化的技术瓶颈，进一步延续“摩尔定律”。其中，过渡金属硫属化合物（TMD）及其异质结在新型电子、光电子器件中展现出前所未有的应用潜力，其相关的晶圆级制备技术和生长策略正不断取得突破。因此，有必要系统和全面地总结晶圆级TMD及其异质结合成的最新进展。本研究旨在为晶圆级2D材料的未来发展途径提供理论与技术支持，并促进其在电子、光电子和其他领域的广泛应用。   研究内容： 本综述系统分析了化学气相沉积（CVD）、金属有机化学气相沉积、分子束外延、原子层沉积和激光脉冲沉积五大晶圆级制备技术的工业化潜力。通过对比生长温度、真空度、最大晶圆尺寸等关键工艺参数，揭示了CVD技术在高扩展性、低成本及批量化制备方面的显著优势，使其成为当前晶圆级薄膜制备的主流技术。 文章进一步聚焦于基于CVD技术衍生的先进晶圆级合成策略，主要包括前驱体设计、面对面生长模式与衬底工程。在前驱体设计方面，通过调节反应过程中的中间产物和前驱体化学结构，可以实现更精确的成核控制。面对面的生长模式可以显著改善前驱体的传输路径，解决传统固体前驱体浓度分布不均匀的问题。对于实现晶圆级连续单晶薄膜的制备，衬底工程则展现出显著的优势。 此外，针对于晶圆级异质结的合成，综述还总结了金属薄膜前驱体转化、图案化辅助生长和物理机械堆叠等有效策略。这些策略在异质结的可控构筑及程序化堆叠设计方面展现出独特潜力。 然而，二维TMD及其异质结迈向半导体实际制造应用中仍面临关键挑战。例如，主流CVD技术在材料合成过程中通常需要较高生长温度，这与现有硅基CMOS工艺的低温兼容性要求存在显著差距，亟需开发高效的低温生长策略。其次，目前晶圆级TMD薄膜多在单晶衬底上外延生长，将其无损、无残留地转移至目标功能衬底是实现器件集成的关键步骤。未来，如何进一步实现2D材料从实验室到工厂的大规模制备，仍需要不断的探索和优化。 作者介绍 郝国林  教授 湘潭大学 郝国林，教授，博士生导师，湖南省优秀青年基金获得者，湖南省青年骨干教师，湘潭大学韶峰学者，加州大学洛杉矶分校博士后，湖南省光学学会理事，湖南省光学学会青年工作委员会委员。近年来主要从事二维原子晶体的可控制备及光电性质研究，在原子力显微镜技术、二维原子晶体的可控制备与物性调控、微纳光电器件构筑等方面积累了一定的研究经验。主持与已完成国家自然科学基金面上项目、青年项目，湖南省重点研发项目，湖南省自然科学基金优秀青年项目等国家级与省部级项目10余项，在Science, Nano Letters, ACS nano, Science Bulletin, Advanced Functional Materials,...

本研究来自华中科技大学集成电路学院薛堪豪课题组。本论文详细阐述并推导了基于平面波赝势方法计算固体电子能带结构所需的各种知识，包括能带图的基本涵义、单电子近似的手续、各种平面波基组、各种赝势的原理、形式与优缺点、哈密顿矩阵在实际代码中的构建与存储、总能量的计算、实际可行的对角化算法、电荷混合算法等，并对目前常用的平面波赝势代码进行了综述。论文几乎涵盖了平面波赝势方法计算固体能带所需的一切知识，数学推导详细，并且只需要读者学习过本科量子力学以及基础的固体物理。论文强调并详细解释从固体物理基本原理到实际第一性原理软件包之间所缺失的各部分知识点。特别是，论文从正交化平面波方法开始，一直到2013年Hamann提出的ONCV赝势，遵照发展顺序与逻辑次序，给予了详细的数学推导。论文第20页到28页对目前最为先进的ONCV赝势进行了全面的介绍和解释，是对ONCV赝势的首次详尽评述。在哈密顿对角化方面，重点介绍了目前应用较多的共轭梯度法以及blocked Davidson方法。本论文适合本科生、研究生以及相关固体能带计算领域的研究者，是一份详尽而易读的参考资料。 文章介绍 Fundamentals of plane wave-based methods for energy band calculations in solidsShengxin Yang（杨晟鑫）, Kan-Hao Xue（薛堪豪） and Xiangshui Miao（缪向水）通讯作者： 薛堪豪，华中科技大学集成电路学院   研究背景： 固体能带结构的计算已经经历了一个世纪的发展，各种新概念和新方法层出不穷。现有固体物理或半导体物理教科书对于能带结构计算的讲述，往往与实际科研的需求并不匹配。例如，教科书上往往以原胞法、缀加平面波法、正交化平面波法、赝势方法为主，但实际计算软件往往采用密度泛函理论搭配赝势进行计算。初学者往往并不知晓，密度泛函理论与缀加平面波基组其实是为了解决不同层面的问题而提出的。另外，教科书上的赝势侧重于解释为什么固体中的价电子比预想的更加自由和离域化，但实际计算往往牵涉具体的Troullier-Martins赝势、超软赝势、PAW方法以及ONCV赝势等。如何架设固体物理教科书与实际科研中能带计算之间的桥梁，以及从固体物理的基础知识出发编写实际可用的代码，是本论文的写作背景和宗旨。   研究内容： 以往的综述论文中，有Jones对密度泛函理论的综述等，以及一些针对赝势方法的综述，但尚缺少平面波赝势方法的全面综述，尤其是针对初学者友好的综述。本论文以本科生为受众，在该方面做出了积极的尝试。 论文第一作者为华中科技大学集成电路学院博士生杨晟鑫，通讯作者为华中科技大学集成电路学院薛堪豪教授。 作者介绍 薛堪豪  教授 华中科技大学 薛堪豪，华中科技大学集成电路学院教授，国家级青年人才。本科与硕士分别毕业于清华大学电子工程系与清华大学微电子学研究所，荣获 2007 年清华大学优秀硕士毕业生。2007 年 8 月至 2010 年 5 月于美国科罗拉多大学珂泉分校攻读博士学位，获科罗拉多大学 2010 年优秀毕业生。先后在美国和法国从事博士后研究工作，2015 年 6 月回国。在《Physical Review Letters》等国际期刊上发表论文 150 余篇，其中一作、通讯（含共同通讯）发表 80 余篇，入选爱思唯尔全球前2%顶尖科学家榜单。主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金项目3项，以及高德红外、华为等工业界横向项目。2018 年提出的基于密度泛函的能带计算方法 shell...

如果您正在寻找一个涵盖理论物理重要新进展的综合信息来源，那就不必再寻找了！我们汇总了一个文章合集，全面展示了发表在 Communications in Theoretical Physics（CTP）期刊上的卓越研究成果，助您轻松掌握前沿研究进展。 通过阅读本合集，您将能够： 节省时间，快速获取最新研究成果； 抢先掌握理论物理多个领域的高质量研究； 通过IOP出版社严格的同行评审流程，获取严谨、可信赖的科学内容。 或许您也会因此受到启发，考虑将你的研究成果发表在CTP上。无论是原创研究、专题综述，还是具有深度见解的评论，CTP都为您提供一个值得信赖的专业平台，与全球学者分享您的研究工作。   选择我们，您将能够： 为您的文章找到理想的发表平台，CTP涵盖众多研究主题，确保以下领域的研究都能找到归属： 数理物理 量子物理与量子信息 粒子物理与量子场论 原子核物理 引力理论、天体物理与宇宙学 原子、分子、光学（AMO）与等离子体物理，化学物理 统计物理、软物质与生物物理 凝聚态理论 其他领域，包括部分新兴的交叉学科 与高质量研究并肩：依托IOP出版社权威、公正、建设性的同行评审流程，您的研究将展示在该领域最优质的学术成果之中。 支持全球物理研究、教育与科普推广：IOP出版社是领先的物理学出版社，其产生的利润全部用于资助英国物理学会（IOP），进而推动全球范围内的科研、教育和公众参与工作。 >>欢迎您点击此处链接，查看CTP期刊2024年亮点文章合集。 精选文章 Multi-functional metasurface: ultra-wideband/multi-band absorption switching by adjusting guided-mode resonance and local surface plasmon resonance effects Wenxin Li et al 2024 Commun. Theor. Phys. 76 065701   Magnetic and electronic properties of double perovskite Sr2CrMoO6 for spintronic...

特刊详情 客座编辑 Matthew Eckelman，美国东北大学 Jukka Heinonen，冰岛大学 Seppo Junnila，芬兰阿尔托大学   主题范围 The built environment is responsible for a major share of the anthropogenic climate impact and of many other environmental aspects such as air pollution, material and energy use. Urbanization is among the most influential global scale societal changes, and depending on the way the built...

特刊详情 客座编辑 Subhash Sharma 墨西哥国立自治大学 Dr. Subhash Sharma holds a Ph.D. and M.Tech. in Physics and Materials Science, with 15 years of extensive research experience in multifunctional materials. His expertise has also led him to collaborate with renowned international laboratories, focusing on advanced materials for energy and environmental applications. A prolific researcher, Dr. Sharma has...

本研究来自西安交通大学物理学院李蓬勃课题组。本文基于量子压缩技术，在具备温度敏感特性的二阶非线性微环光力系统中提出实现光学非互易传输的理论方案。研究结果表明，定向量子压缩不仅诱导了系统中的非互易效应，还可以指数级增强光力耦合强度，从而使得非互易性对温度变化表现出显著依赖性。该装置不仅可作为量子温敏二极管使用，还具备在超低温条件下实现高精度温度测量的潜力。 文章介绍 Optical nonreciprocity induced by quantum squeezing intemperature sensitive optomechanical systems Jun-Cong Zheng（郑俊聪）, Xiao-Wei Zheng（郑晓微）, Xin-Lei Hei（黑鑫磊）, Yi-Fan Qiao（乔一凡）, Xiao-Yu Yao（姚晓宇）, Xue-Feng Pan（潘雪峰）, Yu-Meng Ren（任雨萌）, Xiao-Wen Huo（霍晓文） and Peng-Bo Li（李蓬勃） 通讯作者： 李蓬勃，西安交通大学物理学院   研究背景： 光力系统是研究电磁辐射与纳米机械元件相互作用的重要平台，近年来发展迅速。根据辐射模态与机械自由度的不同，光力系统可分为悬挂微柱、悬挂膜片、光学微球谐振腔以及近场耦合的纳米机械振荡器等构型。其中，近场耦合结构常见于微环光力系统，依赖定向倏逝场耦合。在该类系统中，谐振腔内的顺时针与逆时针模态可通过诱导简并模劈裂实现光学非互易性。相比传统纯光学非互易器件，光力系统可将非互易效应与环境温度关联，在超低温测量中展现潜力。但目前耦合强度普遍较弱，限制了其精密测量能力，因此，增强非互易光力系统中的耦合强度，是本研究的核心问题。   研究内容：   图1：温敏光力系统中由量子压缩引起的光学非互易装置示意图。(a)探测场由端口1入射。(b)探测场由端口2入射。   如图1所示，所提理论装置由两个光学微环谐振腔和一个机械振子组成，三者之间实现两两耦合。在端口3引入双光子泵浦场和压缩真空场，定向的量子压缩效应诱导B腔内简并模发生劈裂，不仅增强了图1(a)中纯光学耦合的强度，也显著提升了图1(a)与图1(b)中的光力耦合强度。下文将进一步分析该光力系统中光学非互易性对温度变化的响应特性。     图2：模拟单光子透射率随失谐量的变化。(a)平均热声子数为0。(b)平均热声子数为10。     图3：模拟光子统计分布随失谐量的变化。(a)平均热声子数为0。(b)平均热声子数为10。   系统中单光子的非互易传输和关联光子的统计特性均受热噪声，即环境温度的影响。当平均热声子数为0时，在共振条件下，单光子非互易传输的隔离度分别达到-23dB和22.2dB[图2(a)]，关联光子表现出强聚束特性[图3(a)]；而当平均热声子数升高至10时，隔离度下降至-3.3dB和1.1dB[图2(b)]，同时统计特性转变为弱聚束[图3(b)]。数值模拟结果表明，增强的光力耦合提高了光子-声子之间的转换效率，系统的光学非互易性对环境温度变化表现出较强的敏感性。 作者介绍 李蓬勃  教授 西安交通大学 李蓬勃，西安交大物理学院教授，博士生导师，国家级青年人才。主要从事量子光学与量子信息中的基础物理问题理论研究。在物理科学领域代表性期刊Phys....

本期内容来自Environmental Research Letters (ERL)、Environmental Research: Water (ERW)、Environmental Research: Energy (EREN) 与Environmental Research: Food Systems (ERFS) 期刊，涵盖森林退化的热应激、小农决策偏差、加州雪量减少对水资源的影响、气候转型的社会评估模型，以及农业光伏对秋季作物产量的影响等热点话题。 >>您可以点击此处链接，订阅环境领域最新资讯。 精选文章 Thermal stress in degraded forests in the Brazilian Amazon Arc of Deforestation Savannah S Cooley, Michael Keller, Marcos Longo, Ovidiu Csillik, André P Dias, Vinicius Silgueiro, Raquel Carvalho, Doug Anderson, Micah Gilbreath, Paul Duffy, Marcos Adami, Kerry Cawse-Nicholson and...

本研究由清华大学吴宇恺课题组以及北京大学团队合作完成。本文针对离子阱系统中的双比特Mølmer-Sørensen(MS)门，提出了一种普适方案，用于抑制激光激光频率或能级偏移导致的对称或非对称误差。通过分析补偿算符的生成元，我们设计了一种新型的优化策略，通过构造补偿脉冲，消除哈密顿量中非对易误差项的主导贡献。 文章介绍 Robust Mølmer-Sørensen gate against symmetric and asymmetric errors Wenhao Zhang（张文昊）, Gaoxiang Tang（唐高翔）, Kecheng Liu（刘科成）, Xiao Yuan（袁骁）, Yangchao Shen（沈杨超）, Yukai Wu（吴宇恺） and Xiao-Ming Zhang（张笑鸣）   通讯作者： 沈杨超，北京大学 吴宇恺，清华大学 张笑鸣，华南师范大学/北京大学   研究背景： 离子阱量子系统是当前最具前景的量子计算平台之一，其量子门的保真度已在实验中演示了保真度达到量子纠错所需阈值的量子门。高精度双比特纠缠门是迈向容错量子计算的关键。作为最主流的双比特门方案之一，Mølmer-Sørensen(MS)门通过调制激光场来激发离子集体振动，并借助振动模式与内态耦合实现量子比特间的纠缠。然而，激光频率漂移或比特编码能级的扰动都会显著降低门保真度，尤其是其中一类重要的非对称误差，无法通过现有的错误缓解方法有效抑制。为此，本文在对不同类型误差进行系统建模的基础上，探索面向非对称误差的新型补偿机制，旨在提升MS门对该类误差的鲁棒性，从而进一步提高两比特门的整体保真度，为实现容错量子计算奠定基础。   研究内容： 目前主流的MS门方案中，通常使用红、蓝失谐激光激发边带跃迁，分别诱导声子数的降低和升高，并通过调制激光波形，使门操作后声子模式重新与离子内态解耦，同时降低操作对频率漂移的敏感度。已有研究表明，若激光波形在时间上保持对称性，则可抑制声子频率漂移产生的误差。然而，激光场或内态的频率漂移会使红蓝失谐激光的失谐量非对称变化，与前者误差性质截然不同。 我们的工作分为两部分。首先，我们证明，即便在非对称误差下，使用对称波形的设计依然能有效抑制声子的残余激发，但量子比特的内态会因非对称扰动发生不可忽略的演化，在哈密顿量中产生非对易项，而现有的错误缓解方案难以直接抑制此类误差。为此，我们提出了一种针对非对易误差项的补偿算法：GBC（generator-based compensation）协议。该方法分析理论错误修正算符关于生成元的近似展开，通过一系列含噪演化算符进行补偿，从而消除噪声的一阶影响。 GBC协议不仅适用于离子阱系统，也有望推广至其他量子平台中非对易误差项的错误缓解。其实现不依赖误差幅度的精确估计，无需复杂校准或后处理，仅借助含噪演化即可将噪声降低至平方阶，资源开销仅为常数倍。因此，我们期待这一协议为多种量子硬件和算法提供鲁棒性保障。 作者介绍 吴宇恺  助理教授 清华大学 吴宇恺，清华大学交叉信息研究院助理教授，博士生导师。2015年获清华大学物理学士学位，2019年获美国密歇根大学物理博士学位，2019-2021年在清华大学交叉信息研究院从事博士后研究，入选“博士后国际交流计划引进项目”和清华大学首批“水木学者”计划，2021年任助理教授。主要从事量子计算、量子信息方向的理论研究，发表SCI论文50余篇，Web of Science他引1000余次。   张笑鸣  副研究员 华南师范大学 张笑鸣，现华南师范大学副研究员，从事量子计算、量子控制方面的理论研究，当前的研究重点为量子线路优化，量子模拟，以及基于离子阱的鲁棒量子门构建。他于2021年在香港城市大学获得博士学位，2021-2024年在北京大学从事博士后研究，获博雅博士后项目资助。主持博士后科学基金特别资助（站中）、国自然青年科学基金等国家级项目。在Physical Review Letters, npj Quantum...

International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM)期刊致力于发表极端功能器件与系统背后的科学与技术领域的高质量研究文章与综述，为该领域的前沿成果提供理想发布平台。 2024年期刊影响因子上升至21.3，使IJEM成为工程与制造研究领域排名领先的期刊。所有文章均经过IOP出版社严格的同行评审流程，确保您获取的是值得信赖、影响深远的科研成果。 更重要的是，作为一本开放获取期刊，IJEM期刊所有文章均可免费阅读——无需订阅，无需付费。   为什么选择在IJEM期刊发表您的研究文章？ 扩大研究影响力：您的文章不仅将实现开放获取，还可能通过IOP出版社的转换协议免除发表费用，提升研究的可见度与传播力。 产生学术影响：21.3的影响因子使IJEM位列JCR Q1区，您的研究将与该领域最优秀的成果共同发表，增强引用与认可。 获得广泛认可：我们致力于为作者提供快速、专业的出版服务，确保在最短时间内完成初审、接收与发表。文章接收后最快24小时即可上线，供全球读者阅读、分享与引用。 与优质研究并肩：借助IOP出版社权威、公正且具有建设性的同行评审流程，您的研究将展示在该领域最优质的学术成果之中。   >>欢迎您点击此处链接，查看IJEM期刊2024年亮点文章合集。 精选文章 Two-photon polymerization-based 4D printing and its applications Bingcong Jian et al 2024 Int. J. Extrem. Manuf. 6 012001   Additively manufactured Ti–Ta–Cu alloys for the next-generation load-bearing implants Amit Bandyopadhyay et al 2024 Int. J. Extrem. Manuf. 6 015503   Review on laser directed energy deposited aluminum...

本篇研究来自郑州大学化工学院、南开大学材料科学与工程学院周震课题组。本研究利用密度泛函理论计算揭示了Sn插层WS2层状材料的摩擦调控机制。Sn插层使层间距增至5.46Å，增强静电斥力并抑制动态电荷波动，从而显著降低滑动能垒，性能优于MoS2和石墨烯等二维材料。作者提出总电荷密度差异演化指标，以定量关联能垒变化，并通过实验验证层间失配结构。研究结果为二维材料的超低摩擦润滑设计及工业节能应用提供了重要理论指导。 文章介绍 Electronic mechanism behind the influence of intercalated heteroatom Sn on the slip energy barrierin layered WS2 Dulin Huang（黄笃林）, Gonglei Shao（邵功磊）, Xu Zhang（张旭） and Zhen Zhou（周震） 通讯作者： 周震，郑州大学化工学院、南开大学材料科学与工程学院   研究背景： 摩擦是日常生活和工业生产中不可避免的现象，其造成的能源损耗约占全球总消耗的20%，带来巨大的资源浪费和经济损失。二维层状材料(如石墨烯、MoS2和WS2等)因其弱层间范德华相互作用和优异的润滑性能，成为摩擦学领域的研究热点。然而，现有材料仍存在局限性：石墨烯在潮湿环境中易氧化，MoS2需复杂的界面工程才能实现超润滑性，成本高昂。相比之下，WS2具有更高的化学稳定性和宽温适应性(−200°C至600°C)，但其摩擦性能优化机制尚未完全明确。此外，杂原子(如Sn)插层对层状材料的滑动机制研究较少，现有理论指标(如局部电荷密度差异)难以全面解释动态滑动过程中的能垒变化，亟需新的定量分析工具，以深入揭示其摩擦调控机制。   研究内容： 本研究聚焦于二维层状材料WS2的摩擦调控机制，重点探讨异质原子Sn插层对层间滑动能垒的电子作用。针对传统二维润滑材料(如石墨烯和MoS2)存在的氧化敏感性、复杂界面工程需求及插层机制不明确等问题，研究结合理论计算与实验分析，系统揭示了Sn插层对WS2层间摩擦性能的影响，旨在阐明其超低摩擦的物理本质，并为新型润滑材料的设计提供理论指导。 通过理论计算，研究确定了层间滑动能垒、摩擦力和剪切强度，并绘制滑动势能曲线。同时，提出新型指标“总电荷密度差异演化”(Δρ2)，通过积分动态滑动过程中总电荷密度的变化，定量关联能量耗散与电荷行为，深入分析Sn插层对层间静电斥力及电荷波动的影响。实验方面，利用环形暗场扫描透射电子显微镜(ADF-STEM)观测Sn插层WS2的层间错位结构，验证理论预测的结构失配效应。通过STEM强度线剖面分析，确认插层后W原子间距增大及层间滑移距离，与计算结果一致。 研究结果建立了Sn插层WS2的电子摩擦调控模型，阐明电荷动态行为与能量耗散的定量关系，为二维材料摩擦学提供理论框架。Δρ2指标的提出拓展了摩擦机制的量化分析工具，适用于其他插层体系及异质界面的摩擦性能预测。该研究结合多尺度理论与实验，解决了异质原子插层润滑机制的关键难题，为二维材料在先进润滑领域的应用奠定了重要基础。 作者介绍 周震  教授 郑州大学、南开大学 周震，郑州大学化工学院院长、长江学者、享受国务院政府特殊津贴专家。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究，通过高通量计算、实验与机器学习相结合设计可再生能源存储与转化材料与系统。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.和Adv. Mater.等期刊上发表论文350余篇，被引48000余次，h-index为125。2014-2023年连续11年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2024年连续七年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry A和Green Energy & Environment等期刊副主编、Journal of...

特刊详情 客座编辑 Carly D Ziter，加拿大康考迪亚大学 Rachel Buxton，加拿大卡尔顿大学   主题范围 With the majority of the world’s people now living in urban areas, and humanity facing joint biodiversity and climate crises, urban ecology has gained rapid attention as a necessary part of the solution to these issues. Central to this challenge is the protection and management of...